MATLAB实现CIE色彩计算:CCT、CRI与相关应用
本篇文档主要介绍了使用MATLAB编写的一个程序,用于计算和分析光光源的颜色特性,特别是根据国际照明委员会(CIE)标准。标题“关于cie计算的MATLAB程序”表明了核心内容围绕CIE色彩空间中的颜色温度(CCT)、色度学指标如色度指数(CRI)、显色指数(GA)和色散特性(FSI)的计算。 首先,程序加载预定义的数据,如ISO温度线(isoTempLinesNewestFine.mat),这些数据包含了不同温度下的光谱分布参数,如紫外线(u)和可见光部分(v)的坐标、温度(T)、相关参数ut和vt以及对应的波长tt。接下来,通过计算两点之间的斜率(d1和d2)确定光源坐标u和v对应于CIE色温线的准确位置。如果点在色温线范围之外,程序会返回错误值-1,表示无法计算CCT。 一旦找到合适的温度线,程序通过插值法计算出特定光源的色温(CCT)。CCT是衡量光源色温的标准,它反映了光源颜色与黑体辐射的相似程度。 接着,文档涉及了色度学指标的计算,即色渲染指数(CRI)及其14个子指数。CRI衡量光源对物体颜色再现的准确性,较高的CRI意味着光源能更准确地模拟自然光。对于较低的色温(小于5000K),程序采用一种简单的方法来计算;对于更高色温(2500K至25000K之间),则引用了CIE Daylight Spectral Data(CIEDaySn),利用预定义的S0、S1和S2参数,计算不同温度下的人工光源光谱。 此外,文档还提到了一个名为FSI的指标,可能是某种光特性或测量方法,但具体内容未在提供的部分给出。这个部分可能包含对光源的分散特性的评估,比如颜色不均匀性或者光谱一致性。 此MATLAB程序提供了一个实用工具,用于计算和分析光源在CIE色彩空间中的关键参数,这对于色彩设计、照明工程和色彩科学等领域具有重要意义。通过这个程序,用户可以方便地测试和比较不同光源的表现,并优化照明方案。
% Second, calculate Correlated Color Temperature (CCT), Tc.
load ('isoTempLinesNewestFine.mat', 'T', 'ut', 'vt', 'tt');
% Find adjacent lines to (us, vs)
n = length (T);
index = 0;
d1 = ((v-vt(1)) - tt(1)*(u-ut(1)))/sqrt(1+tt(1)*tt(1));
for i=2:n
d2 = ((v-vt(i)) - tt(i)*(u-ut(i)))/sqrt(1+tt(i)*tt(i));
if (d1/d2 < 0)
index = i;
break;
else
d1 = d2;
end
end
if index == 0
Tc = -1; % Not able to calculate CCT, u, v coordinates outside range.
return
end
% Calculate CCT by interpolation between isotemperature lines
Tc = 1/(1/T(index-1)+d1/(d1-d2)*(1/T(index)-1/T(index-1)));
% Third, calculate the Color Rendering Indices (CRI and its 14 indices)
% Calculate Reference Source Spectrum, spdref.
if (Tc < 5000)
c1 = 3.7418e-16;
c2 = 1.4388e-2;
else
if (Tc <= 25000)
load('CIEDaySn','wavelength','S0','S1','S2');
if (Tc <= 7000)
xd = -4.6070e9 / Tc.^3 + 2.9678e6 / Tc.^2 + 0.09911e3 / Tc + 0.244063;
else
xd = -2.0064e9 / Tc.^3 + 1.9018e6 / Tc.^2 + 0.24748e3 / Tc + 0.237040;
end
yd = -3.000*xd*xd + 2.870*xd - 0.275;
M1 = (-1.3515 - 1.7703*xd + 5.9114*yd) / (0.0241 + 0.2562*xd - 0.7341*yd);
M2 = (0.0300 - 31.4424*xd + 30.0717*yd) / (0.0241 + 0.2562*xd - 0.7341*yd);
spdref = S0 + M1*S1 + M2*S2;
spdref = interp1(wavelength,spdref,wavelength_spd);
spdref(isnan(spdref)) = 0.0;
else
R = -1;
return
else
end
% Load data for the spectral reflectance data of 14 color samples
TCS = load ('Tcs.txt');
TCS = TCS/1000;
% Interpolate TCS values from 5 nm to spd nm increments
TCS_1 = zeros (14,length(wavelength_spd));
wavelength_5 = 380:5:750;
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